继承映射

本文介绍了在对象关系映射(ORM)中实现继承关系的三种常见策略:Table per Concrete Class (每个具体类一个表)、Table per Class Hierarchy (每个类层次一个表)和Table per Subclass (每个子类一个表),并提供了详细的示例和对比。

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在对象导向设计中,继承关系是很常见的,但继承与关系型数据库有着先天上的差异,继承关系至表格的设计上有三种方式。

81继承 - Table per concrete class

如果您采取的是对象模型的方式来设计程序,那么继承关系可能就会在您的程序设计中出现,然而关系型数据库的关联模型与对象模型并不匹配,为了映像对象模型 与关联模型,您可以采取三种策略,这边先介绍最简单的一种:Table per concrete class,也就是每一个类别就对应一个表格。

以实例来说明,如果您的程序中有以下的继承关系:

Table per concrete class的方式在关系型数据库中设计表格以作映像,就是直接对DefaultUserPowerUser设计两个表格与之对应,如下:

两个表格没有任何的关系,defaultuserpoweruser表格各自拥有idname字段,您可以如下建立表格:

CREATE TABLE defaultuser (

    id INT(11) NOT NULL auto_increment PRIMARY KEY,

    name VARCHAR(100) NOT NULL default '',

    someProperty VARCHAR(100)

);

 

CREATE TABLE poweruser (

    id INT(11) NOT NULL auto_increment PRIMARY KEY,

    name VARCHAR(100) NOT NULL default '',

    otherProperty VARCHAR(100)

);

 

User.java

package onlyfun.caterpillar;

 

public class User {

    private Integer id;

    private String name;

   

    // 必须要有一个预设的建构方法

    // 以使得Hibernate可以使用Constructor.newInstance()建立对象

    public User() {

    }

 

    public Integer getId() {

        return id;

    }

 

    public void setId(Integer id) {

        this.id = id;

    }

 

    public String getName() {

        return name;

    }

 

    public void setName(String name) {

        this.name = name;

    }

   

}

DefaultUser.java

package onlyfun.caterpillar;

 

public class DefaultUser extends User {

    private String someProperty;

 

    public DefaultUser() {

    }

 

    public String getSomeProperty() {

        return someProperty;

    }

 

    public void setSomeProperty(String someProperty) {

        this.someProperty = someProperty;

    }

}

在映射文件方面分别如下:

DefaultUser.hbm.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<!DOCTYPE hibernate-mapping

    PUBLIC "-//Hibernate/Hibernate Mapping DTD 3.0//EN"

    "http://hibernate.sourceforge.net/hibernate-mapping-3.0.dtd">

 

<hibernate-mapping>

    <class name="onlyfun.caterpillar.DefaultUser" table="defaultuser">

        <id name="id" column="id" type="java.lang.Integer">

            <generator class="native"/>

        </id>

        <property name="name" column="name" type="java.lang.String"/>

        <property name="someProperty" column="someProperty" type="java.lang.String"/>        

    </class>

</hibernate-mapping>

PowerUser.hbm.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<!DOCTYPE hibernate-mapping

    PUBLIC "-//Hibernate/Hibernate Mapping DTD 3.0//EN"

    "http://hibernate.sourceforge.net/hibernate-mapping-3.0.dtd">

 

<hibernate-mapping>

    <class name="onlyfun.caterpillar.PowerUser" table="poweruser">

        <id name="id" column="id" type="java.lang.Integer">

            <generator class="native"/>

        </id>

        <property name="name" column="name" type="java.lang.String"/>

        <property name="otherProperty" column="otherProperty" type="java.lang.String"/>        

    </class>

</hibernate-mapping>

当然,别忘了在hibernate.cfg.xml中定义使用这两个映射文件:

hibernate.cfg.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<!DOCTYPE hibernate-configuration PUBLIC

 "-//Hibernate/Hibernate Configuration DTD 3.0//EN"

      "http://hibernate.sourceforge.net/hibernate-configuration-3.0.dtd">    

<hibernate-configuration>

    <session-factory>

        ...

        <!-- 对象与数据库表格映像文件 -->

        <mapping resource="onlyfun/caterpillar/DefaultUser.hbm.xml"/>

        <mapping resource="onlyfun/caterpillar/PowerUser.hbm.xml"/>

    </session-factory>

</hibernate-configuration>

在储存对象时很简单,例如分别储存DefaultUserPowerUser的实例:

DefaultUser defaultUser = new DefaultUser();

defaultUser.setName("Bush");

defaultUser.setSomeProperty("hu....hu...");

       

PowerUser powerUser = new PowerUser();

powerUser.setName("caterpillar");

powerUser.setOtherProperty("Bla...Bla...");

 

Session session = sessionFactory.openSession();

Transaction tx = session.beginTransaction();

           

session.save(powerUser);

session.save(defaultUser);

           

tx.commit();

session.close();

至于查询方面,视您想查询哪个数据表,如果想同时查询User类对应的所有资料,则可以如下:

Session session = sessionFactory.openSession();

Query query = session.createQuery("from onlyfun.caterpillar.User");

Iterator iterator = query.list().iterator();

while(iterator.hasNext()) {

        User user = (User) iterator.next();

        System.out.println(user.getName());

}

 

session.close();

这个查询会找出所有User之子类别所对应之数据,Hibernate实际上会使用以下的SQL进行查询:

Hibernate: select defaultuse0_.id as id, defaultuse0_.name as name0_, defaultuse0_.someProperty as someProp3_0_

           from defaultuser defaultuse0_

Hibernate: select poweruser0_.id as id, poweruser0_.name as name1_, poweruser0_.otherProperty as otherPro3_1_

           from poweruser poweruser0_

也就是Hibernate自动判断User的继承关系,并分别对DefaultUserPowerUser应的表格进行查询。

文件虽然很长,但其实不写这份文件也可以,还记得 基本查询 中曾经提过,如果您直接使用"from java.lang.Object"这样的HQL查询,所得到的结果是数据库中所有的数据,因为ObjectJava中所有类别的父类别,写这份文件只是在加强您的印象,了解继承关系映像最基本的方式而已。

父类别User对应的表格呢?这边没有建立,如果需要的话,就自己再建立一个吧!并撰写对应的映射文件就可以了。

82继承 - Table per class hierarchy

接续 上一个主题,Table per concrete class的继承映像方式是最简单,但没有效率(例如查询同为User类型时,需要两次SQL)且不易管理的映像方式,来看看继承关系映像至关系型数据库 的第二种方式:Table per class hierarchy

这种方式使用一个表格储存同一个继承阶层的所有类别,并使用额外的字段来表示所记录的是哪一个子类别的数据。
具体来说,对于继承User类别的DefaultUserPowerUser,可以设计以下的表格来储存数据:

可以使用以下的SQL来建立表格:

CREATE TABLE user (

    id INT(11) NOT NULL auto_increment PRIMARY KEY,

    userType VARCHAR(50) NOT NULL,

    name VARCHAR(100) NOT NULL default '',

    someProperty VARCHAR(100),

    otherProperty VARCHAR(100)

);

现在所决定的是,如果要储存的数据是来自DefalutUser,则在userType记下"Default",如果储存的数据来PowerUser,则 userType记下"Power",由userType就可以在数据从数据库取回时,决定其该封装为DefaultUser或是PowerUser 在使用Hibernate的话,这要在映射文件中使用<discriminator>等相关标签来定义,例如:

User.hbm.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<!DOCTYPE hibernate-mapping

    PUBLIC "-//Hibernate/Hibernate Mapping DTD 3.0//EN"

    "http://hibernate.sourceforge.net/hibernate-mapping-3.0.dtd">

 

<hibernate-mapping>

    <class name="onlyfun.caterpillar.User" table="user">

        <id name="id" column="id" type="java.lang.Integer">

            <generator class="native"/>

        </id>

        <discriminator column="userType" type="java.lang.String"/>        

        <property name="name" column="name" type="java.lang.String"/>

        <subclass name="onlyfun.caterpillar.DefaultUser"

                  discriminator-value="Default">

            <property name="someProperty"

                      column="someProperty"

                      type="java.lang.String"/>

        </subclass>

       

        <subclass name="onlyfun.caterpillar.PowerUser"

                  discriminator-value="Power">

            <property name="otherProperty"

                      column="otherProperty"

                      type="java.lang.String"/>

        </subclass>         

    </class>

</hibernate-mapping>

当然,别忘了在hibernate.cfg.xml 中指定映像文件:
hibernate.cfg.xml

hibernate.cfg.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<!DOCTYPE hibernate-configuration PUBLIC

 "-//Hibernate/Hibernate Configuration DTD 3.0//EN"

      "http://hibernate.sourceforge.net/hibernate-configuration-3.0.dtd">

    

<hibernate-configuration>

    <session-factory>

        ....

 

        <!-- 对象与数据库表格映像文件 -->

        <mapping resource="onlyfun/caterpillar/User.hbm.xml"/>

    </session-factory>

</hibernate-configuration>

使用上一个主题中的储存程序的话,则Hibernate会使用以下的SQL来储存数据:

Hibernate: insert into user (name, otherProperty, userType) values (?, ?, 'Power')

Hibernate: insert into user (name, someProperty, userType) values (?, ?, 'Default')

而实际上数据表会储存以下的内容:

+----+----------+-------------+-------------------+-------------------+

| id | userType | name     | someProperty      | otherProperty     |

+----+----------+-------------+-------------------+-------------------+

|  1 | Power  | caterpillar | NULL        | Bla...Bla...    |

|  2 | Default  | Bush    | hu....hu...     | NULL        |

+----+----------+-------------+-------------------+-------------------+

缺点就是,因子类别属性的不同,对映储存时会有许多字段没有数据,但查询效率较好,例如查询User类型的数据时,只需一次SQL,如使用 上一个主题 中的查询程序时,Hibernate会使用以下的SQL进行查询:

Hibernate:

  select user0_.id as id, user0_.name as name0_,

  user0_.someProperty as someProp4_0_, user0_.otherProperty as otherPro5_0_,

  user0_.userType as userType from user user0_

83继承 - Table per subclass

接续上一个主题,在使用Table per class hierarchy映像继承关系时,会有大量的字段有NULL的情况,好处是使用一个表格,查询时只需一次SQL

Table per subclass的继承映像方式,给予父类与子类分别的表格,而父类与子类对应的表格透过外键来产生关联,具体的说,User类别、DefaultUser类别与PowerUser类别所映像的表格如下:

其中user表格的iddefaultuserpoweruserid 一致,具体的说,在储存DefaultUser实例时,idname属性记录在user表格中,而someProperty记录在 defaultuser中,假设user表格的id值为1,则defaultuser表格对应的该笔记录其id值也会为一。

可以使用以下的SQL建立资料表:

CREATE TABLE user (

    id INT(11) NOT NULL auto_increment PRIMARY KEY,

    name VARCHAR(100) NOT NULL default ''

);

 

CREATE TABLE defaultuser (

    id INT(11) NOT NULL PRIMARY KEY,

    someProperty VARCHAR(100)

);

 

CREATE TABLE poweruser (

    id INT(11) NOT NULL PRIMARY KEY,

    otherProperty VARCHAR(100)

);

在映射文件上,如下定义:

User.hbm.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<!DOCTYPE hibernate-mapping

    PUBLIC "-//Hibernate/Hibernate Mapping DTD 3.0//EN"

    "http://hibernate.sourceforge.net/hibernate-mapping-3.0.dtd">

 

<hibernate-mapping>

    <class name="onlyfun.caterpillar.User" table="user">

        <id name="id" column="id" type="java.lang.Integer">

            <generator class="native"/>

        </id>

        <property name="name" column="name" type="java.lang.String"/>

 

        <joined-subclass name="onlyfun.caterpillar.DefaultUser"

                         table="defaultuser">

            <key column="id"/>             

            <property name="someProperty"

                      column="someProperty"

                      type="java.lang.String"/>

        </joined-subclass>

       

        <joined-subclass name="onlyfun.caterpillar.PowerUser"

                         table="poweruser">

            <key column="id"/>             

            <property name="otherProperty"

                      column="otherProperty"

                      type="java.lang.String"/>

        </joined-subclass>      

    </class>

</hibernate-mapping>

<joined-subclass>指明了子类别与所对应的表格<key column>指明子类别的对应表格中,哪一个字段要与父类别的主键一致。

使用 继承 - Table per concrete class 中的储存程序片段,则查询表格时可以发现以下的结果:

mysql> select * from user;

+-----+-------------+

| id  | name        |

+-----+-------------+

|  1  | caterpillar |

|  2  | Bush        |

+-----+-------------+

2 rows in set (0.00 sec)

 

mysql> select * from defaultuser;

+----+-------------------+

| id | someProperty      |

+----+-------------------+

|  2 | hu....hu...       |

+----+-------------------+

1 row in set (0.00 sec)

 

mysql> select * from poweruser;

+----+-------------------+

| id | otherProperty     |

+----+-------------------+

|  1 | Bla...Bla...      |

+----+-------------------+

1 row in set (0.00 sec)

仔细观察一下,看看defaultuserpoweruser表格中的id各自是对应于user表格中的哪笔数据。 



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MPU6050是一款广泛应用在无人机、机器人和运动设备中的六轴姿态传感器,它集成了三轴陀螺仪和三轴加速度计。这款传感器能够实时监测并提供设备的角速度和线性加速度数据,对于理解物体的动态运动状态至关重要。在Arduino平台上,通过特定的库文件可以方便地MPU6050进行通信,获取并解析传感器数据。 `MPU6050.cpp`和`MPU6050.h`是Arduino库的关键组成部分。`MPU6050.h`是头文件,包含了定义传感器接口和函数声明。它定义了类`MPU6050`,该类包含了初始化传感器、读取数据等方法。例如,`begin()`函数用于设置传感器的工作模式和I2C地址,`getAcceleration()`和`getGyroscope()`则分别用于获取加速度和角速度数据。 在Arduino项目中,首先需要包含`MPU6050.h`头文件,然后创建`MPU6050`对象,并调用`begin()`函数初始化传感器。之后,可以通过循环调用`getAcceleration()`和`getGyroscope()`来不断更新传感器读数。为了处理这些原始数据,通常还需要进行校准和滤波,以消除噪声和漂移。 I2C通信协议是MPU6050Arduino交互的基础,它是一种低引脚数的串行通信协议,允许多个设备共享一对数据线。Arduino板上的Wire库提供了I2C通信的底层支持,使得用户无需深入了解通信细节,就能方便地MPU6050交互。 MPU6050传感器的数据包括加速度(X、Y、Z轴)和角速度(同样为X、Y、Z轴)。加速度数据可以用来计算物体的静态位置和动态运动,而角速度数据则能反映物体转动的速度。结合这两个数据,可以进一步计算出物体的姿态(如角度和角速度变化)。 在嵌入式开发领域,特别是使用STM32微控制器时,也可以找到类似的库来驱动MPU6050。STM32通常具有更强大的处理能力和更多的GPIO口,可以实现更复杂的控制算法。然而,基本的传感器操作流程和数据处理原理Arduino平台相似。 在实际应用中,除了基本的传感器读取,还可能涉及到温度补偿、低功耗模式设置、DMP(数字运动处理器)功能的利用等高级特性。DMP可以帮助处理传感器数据,实现更高级的运动估计,减轻主控制器的计算负担。 MPU6050是一个强大的六轴传感器,广泛应用于各种需要实时运动追踪的项目中。通过 Arduino 或 STM32 的库文件,开发者可以轻松地传感器交互,获取并处理数据,实现各种创新应用。博客和其他开源资源是学习和解决问题的重要途径,通过这些资源,开发者可以获得关于MPU6050的详细信息和实践指南
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